電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

【專家解說】：1、電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)概述 電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電、變電、配電及用電等環(huán)節(jié)組成。通常將發(fā)電機(jī)、變壓器、開關(guān)、及輸電線路等設(shè)備稱作電力系統(tǒng)的一次設(shè)備，為了保證電力一次設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行和電力生產(chǎn)以比較經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行，就需要對一次設(shè)備進(jìn)行在線測控、保護(hù)、調(diào)度控制等，電力系統(tǒng)中將這些測控裝置，保護(hù)裝置，有關(guān)通信設(shè)備，各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，（火）電廠、（水核能、風(fēng)能）電站及變電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)的二次設(shè)備，其涵蓋了電力系統(tǒng)自動(dòng)化的主要技術(shù)內(nèi)容。 1.1 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化 1.2 變電站自動(dòng)化 1.3 發(fā)電廠分散測控系統(tǒng) 2、當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化依賴IT技術(shù)向前發(fā)展的重要熱點(diǎn)技術(shù) 當(dāng)前電力系統(tǒng)自動(dòng)化依賴于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展的主要熱點(diǎn)有： 2.1 電力一次設(shè)備智能化 常規(guī)電力一次設(shè)備和二次設(shè)備安裝地點(diǎn)一般相隔幾十至幾百米距離，互相間用強(qiáng)信號(hào)電力電纜和大電流控制電纜連接，而電力一次設(shè)備智能化是指一次設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮將常規(guī)二次設(shè)備的部分或全部功能就地實(shí)現(xiàn)，省卻大量電力信號(hào)電纜和控制電纜，通常簡述為一次設(shè)備自帶測量和保護(hù)功能。如常見的“智能化開關(guān)”、“智能化開關(guān)柜”、“智能化箱式變電站”等。電力一次設(shè)備智能化主要問題是電子部件經(jīng)常受到現(xiàn)場大電流開斷而引起的高強(qiáng)度電磁場干擾，關(guān)鍵技術(shù)是電磁兼容、電子部件的供電電源以及與外部通信接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)問題。 2.2 電力一次設(shè)備在線狀態(tài)檢測 對電力系統(tǒng)一次設(shè)備如發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、變壓器、斷路器、開關(guān)等設(shè)備的重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行長期連續(xù)的在線監(jiān)測，不僅可以監(jiān)視設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，而且還能分析各種重要參數(shù)的變化趨勢，判斷有無存在故障的先兆，從而延長設(shè)備的維修保養(yǎng)周期，提高設(shè)備的利用率，為電力設(shè)備由定期檢修向狀態(tài)檢修過度提供保 障。近年來電力部門投入了很大力量與大學(xué)、科研單位合作或引進(jìn)技術(shù)，開展在線狀態(tài)檢測技術(shù)研究和實(shí)踐并取得了一些進(jìn)展，但由于技術(shù)難度大，專業(yè)性強(qiáng)，檢測環(huán)境條件惡劣，要開發(fā)出滿意的產(chǎn)品還需一定時(shí)日。 2.3 光電式電力互感器 電力互感器是輸電線路中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是按一定比例關(guān)系將輸電線路上的高電壓和大電流數(shù)值降到可以用儀表直接測量的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，以便用儀表直接測量。其缺點(diǎn)是隨電壓等級(jí)的升高絕緣難度越大，設(shè)備體積和質(zhì)量也越大；信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍小，導(dǎo)致電流互感器會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，或發(fā)生信號(hào)畸變；互感器的輸出信號(hào)不能直接與微機(jī)化計(jì)量及保護(hù)設(shè)備接口。因此不少發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成功研究出新型光電式和電子式互感器，國際電工協(xié)會(huì)已發(fā)布了電子式電壓、電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)也有大專院校和科研單位正在加緊研發(fā)并取得了可喜成果。目前主要問題是材料隨溫度系數(shù)的影響而使穩(wěn)定性不夠理想。另一關(guān)鍵技術(shù)是，光電互感器輸出的信號(hào)比電磁式互感器輸出的信號(hào)要小得多，一般是毫安級(jí)水平，不能像電磁式互感器那樣可以通過較長的電纜線送給測控和保護(hù)裝置，需要在就地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過光纖接口送出，模數(shù)轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等電子電路部分在結(jié)構(gòu)上需要與互感器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。在這里，電磁兼容、 絕緣、耐環(huán)境條件、電子電路的供電電源同樣是技術(shù)難點(diǎn)之一。 2.4 適應(yīng)光電互感器技術(shù)的新型繼電保護(hù)及測控裝置 電力系統(tǒng)采用光電互感器技術(shù)后，與之相關(guān)的二次設(shè)備，如測控設(shè)備，繼電保等裝置的結(jié)構(gòu)與內(nèi)部功能將發(fā)生很大的變化。首先省去了裝置內(nèi)部的隔離互感器、)*+轉(zhuǎn)換電路及部分信號(hào)處理電路，從而提高了裝置的響應(yīng)速度。但需要解決的重要關(guān)鍵技術(shù)是為滿足數(shù)值計(jì)算需要對相關(guān)的來自不同互感器的數(shù)據(jù)如 何實(shí)現(xiàn)同步采樣，其次是高效快速的數(shù)據(jù)交換通信協(xié)議的設(shè)計(jì)。 2.5 特高壓電網(wǎng)中的二次設(shè)備開發(fā) “十五”后期，針對經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展對電力的需求，電網(wǎng)企業(yè)在科技進(jìn)步方面的步伐明顯加快。在代表當(dāng)今世界輸變電技術(shù)最高水平的特高壓領(lǐng)域，國家電網(wǎng)公司的晉東南,南陽,荊門特高壓試驗(yàn)示范工程可行性研究已于-月下旬通過評(píng)審，有望年底開工建設(shè)，這項(xiàng)試驗(yàn)示范工程的特高壓輸電電壓為1000KV。 另外我國南方電網(wǎng)公司也準(zhǔn)備建設(shè)一條800KV的云廣特高壓直流輸電線路。 為特高壓輸電線路配套的一次和二次設(shè)備需要重新研發(fā)或從國外引進(jìn)。開發(fā)特高壓輸電二次設(shè)備的主要技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定控制技術(shù)和現(xiàn)場設(shè)備電磁兼容、抗干擾能力、絕緣等特殊問題的解決。